Khái quát về quá trình chưng cất dầu thô ở áp suất thường và áp suất chân không

TI: Khỏi quỏt v quỏ trỡnh chng ct du
thụ ỏp sut thng v ỏp sut chõn khụng
M U :
Dầu mỏ dợc tìm thấy vào năm 1859 tại Mỹ. Lúc bấy giờ lợng dầu thô
khai thác đợc còn rất ít, chỉ phục vụ cho mục đích đốt cháy và thắp sáng.
Nhng chỉ một năm sau đó, không chỉ riêng ở Mỹ mà các nớc khác ngời ta
cũng đã tìm thấy dầu. Từ đó sản lợng dầu đợc khai thác ngày càng tăng lên
rất nhanh. Đây là bớc chuyển mình đi lên của nghành khai thác và chế biến
dầu mỏ.
Dầu mỏ là hỗn hợp rất phức tạp gồm hiđrocacbon,khí thiên nhiên,khí
dầu mỏ và các tạp chhất khác nh CO
2
,H
2
S, N
2
O..Dầu mỏ muốn s dng hì
phải tiến hành phân chia thành từng phân đoạn. Mỗi thành phần phân đoạn
cho ta biết dợc loại sản phẩm thu và khối lợng của chúng. Quá trình chng
cất dầu thô là một quá trình vật lý phân chia dầu thô thành các đoạn. Quá
trình này đợc thực hiện bằng các phơng pháp khác nhau nhằm tách các cấu
tử có trong dầu thô theo từng khoảng thời gian khác nhau mà không làm
phân huỷ chúng. Tuỳ theo biện pháp chng cất mà ta chia quá trình chng cất
thành chng đơn giản, chng phức tạp chng cất nhờ cấu tử bay hơi hay chng
cất trong chân không. Trong các nhà máy lọc dầu, phân xởng chng cất dầu
thô cho phép ta có thể thu đợc các phân đoạn dầu mỏ để thực hiện các quá
trình tiếp theo.
Trong đồ án này đề cập đến các vấn đề lý thuyết có liên quan, trên cơ
sở đó thiết kế dây chuyền chng cất dầu thô.
NỘI DUNG:
CHƯƠNG I: Tổng quan về quá trình chưng cất dầu

thô:
I.1.Mục đích và ý nghĩa:
I.1.1.Mục đích
-Khi áp dụng loại hình công nghệ AD,chúng ta chỉ chưng cất dầu thô
với mục đích nhận các phân đoạn nhẹ (naphta nhẹ,naphta nặng )
phân đoạn kerosen:phân đoạn diezel( nhẹ ,nặng) và phần cặn sau khi
chưng cất. khi muốn chưng cất sâu thêm phần cặn thô nhằm nhận
các phân đoạn gasoile chân không hay phân đoạn dầu nhờn, người ta
dùng chưng cất VD.phân đoạn gasoil chân không là nguyên liệu quý
cho quá trình chế biến để nhận thêm xăng bằng quá trình
cracking.phân đoạn dầu nhờn được dùng để chế tạo các sản phẩm
daauf mở bôi trơn. Còn phần cặn của chưng cất VD gọi là phân đoạn
I.1.1.ý nghĩa
Trong công nghiệp chế biên dầu ,dầu thô sâu khi đã được xử lý
qua các quá trình tách nước, muối và tạp chất cơ học, được dua vào
chưng cất. Các quá trinh chưng cất dâu thô ở áp suất khí quyển AD
(Atmospheric distillation ) và chưng cất chân không VD (Vacuum
Ditillation) thuộc về các quá trinh ché biến vật lý . chưng cât ở áp
suất khí quyển AD với nguyên liệu la dầu thô đôi khi còn là quá trình
CDU ( Crude oil Distillation Unit ), còn là chưng cất VD dùng nguyên
liệu là cặn của của quá trình chưng cất AD, trong thực tế đôi khi còn
gọi là cặn chưng cất (cặn thô hay mazut). Tùy theo bản chất cửa
nguyên liệu và mục đích của quátrình mà chúng ta sẽ áp dụng chưng
cất AD, VD hay kết hợp cả AD-VD.
-Khi áp dụng loại hình công nghệ AD,chúng ta chỉ chưng cất dầu thô
với mục đích nhận các phân đoạn nhẹ (naphta nhẹ,naphta nặng)
phân đoạn diezel( nhẹ ,nặng) và phần cặn sau khi chưng cất. khi
muốn chưng cất sâu thêm phần cặn thô nhằm nhận các phân đoạn
gasoile chân không hay phân đoạn dầu nhờn, người ta dùng chưng
cất VD.phân đoạn gasoil chân không là nguyên liệu quý cho quá trình

chế biến để nhận thêm xăng bằng quá trình cracking.phân đoạn dầu
nhờn được dùng để chế tạo các sản phẩm daauf mở bôi trơn. Còn
phần cặn của chưng cất VD gọi là phân đoạn cặn gudron,được dùng
để chế tạo bitum, nhựa đường hay làm nguyên liệu cho quá trình cốc
hóa sản xuất cốc dầu mỏ. như vậy tùy theo thành phần của dầu mỏ,
nguyên liệu và mục đích chế biến mà người ta áp dụng loại hình
chưng cất thích hợp(AVD).
I.2.Cơ sở lý thuyết của quá trình chưng cất:
-Chưng cất dầu thô là một quá trinh vật lý phân chia dầu thô thành các
phân đọan.Quá trình này được thực hiện bằng các biện pháp khác nhau
nhằm tách phần dầu theo nhiệt độ sôi của các cấu tử có trong dầu mà
không làm phân hủy chúng,có thể kể tới quá trình chưng cất đơn giản,
phức tạp, chưng cất chân không .
I.3phân loại:
1.Chưng cất đơn giản.
.Chưng bay hơi dần dần
.Chưng bay hơi một lần
.Chưng bay hơi nhiều lần
2.Chưng cất phức tạp.
.Chưng cất có hồi lưu
.Chưng cất có tinh luyện
3.Chưng cất trong chân không.
Chương II:Chưng cất ở áp suất thường:
II.1Chưng cất đơn giản:.
-Là quá trình chưng cất được tiến hành bằng phương pháp bay hơi dần
dần, một lần hay nhiều lần một hỗn hợp lỏng cần chưng.
II.1.1. chưng bay hơi dần dần.
Hình.2.1.chưng bay hơi dần dần.
II 1.2. Chưng bay hơi một lần:
-Hỗn hợp chất lỏng

đượcđót nóng liên tục nhờ
thiết bị đốt nóng (2)từ nhiệt
độ thấp lên nhiệt độ sôi
cuối hơi liên tục tách ra rồi
được ngưng tụ nhờ thiết
bị(3) cuối cùng thu được
sản phẩm lỏng trong bể
chứa(4)

Hình.2.2.chưng bay hơi một lần.

II 1.3. Chưng bay hơi nhiều lần
-Đây là quá trinh gồm nhiều quá trình chưng bay hơi một lần nối tiếp
nhau.phần cặn của lần chưng thứ nhất sẽ là nguyên liệu cho lần chưng thứ
hai.
Hỗn hợp chất lỏng được cho
vào liên tục và được đun
nóng nhờ thiết bị đun sôi
(2),ở đây hỗn hợp được đun
nóng tới nhiệt độ xác định ở
áp p cho trước.pha lỏng hơi
được tạo thành và đạt đến
trạng thái cân bằng,ở điều
kiện đó lại được đưa vào
thiết bị phân chia đoạn nhiệt
1.pha hơi qua thiết bị ngưng
tụ 3 rồi vào bể chứa 4,pha
lỏng được tách ra liên tục ta
được phần cặn

II.2.Chưng cất phức tạp:
II.2.1Chưng cất có hồi lưu:

- nguyên liệu đi vào tháp
chưng(1), thành phần nhẹ đi
lên qua thiết bị ngưng
tụ(3),sản phảm được lấy ra ở
bể chứa(4).Phần cặn của quá
trình thứ(1)qua nồi sôi lại
được gia nhiệtđến nhiệt độ
sôi làm giàu cấu tử nhẹ, đi
vào tháp chưng(5) tiếp tục
quá trình và quá trình này lặp
đi lặp lại cho đến hiệu quả tối
ưu.
Hình 2.3. chưng cất có tinh luyện.
-Là quá trình chưng lấy một phần chất lỏng ngưng tụ từ hơi tách ra,cho
quay lại tưới vào dòng hơi bay lên. Nhờ có sự tiếp xức đồng đều một lần
giữa pha lỏng và pha hơi mà cấu tử nhẹ được làm giàu thêm khi tách khỏi
hệ thống, do đó độ phân chia cao hơn.
II.2.2Chưng cất có tinh luyện.

Hình 2.4. tháp chưng cất khí quyển.
II.2.3.Công nghệ chưng cất dâu thô.
-Chưng cất có tinh luyện giúp
cho độ phân chia cao hơn khi
két hợp với hồi lưu. Cơ sở của
quá trình này là tăng cường sự
trao đổi chất nhiều lần giữa
hai pha lỏng và khí.

-Tháp chưng cất sẻ đươc trang
bị các đĩa đệm để giúp sự tiếp
xúc tốt hơn.Độ phân chia của
một hỗn hợp các cấu tử trong
tháp phụ thuộc vào số lần tiếp
xúc, lượng hồi lượng đĩa và
đỉnh tháp.
-Việc lựa chọn sơ đồ công nghệ và chế độ công nghệ phụ thuộc vào đặc
tính nguyên liệu và mục đích của quá trình chế biến.
-Dầu có chứa lượng khí hòa tan thấp (0,5-1,2)trữ lượng xăng thấp(12-
15%) phân đoạn này có nhiệt độ sôi đến 180
0
c)và hiệu suất các phân đoạn
tới 350
0
c không lớn hơn 45%thì chọn sơ đồ chưng cất AD với bay hơi
1lần và tháp tinh cất.(sơ đồ loại 1thap)
-Dầu mỏ chứa nhiều phần nhẹ,tiềm năng sản phẩm trắng cao(50-
60%),chứa nhiều phân đoạn xăng(20-30%)thì nên chọn sơ đồ chưng cất
AD bay hơi 2lan:Lần 1bay hơi sơ bộ một phần và tinh cất.Lần 2 tiến hành
chưng cất phần dầu còn lại (sơ đồ loại 2 tháp)
II.2.3.1. Chưng cất dầu thô ở áp suất khí quyển.
Trong chưng cất sôi dần hơi tạo thành thoát ra khỏi thiết bị chưng cất
ngay lập tức, ngưng tụ trong thiết bị làm lạnh - ngưng tụ và được
thu hồi dưới dạng distillat. Ngược lại, trong sôi một lần hơi tạo thành
trong quá trình nung nóng không thoát ra khỏi thiết bị cất cho đến khi đạt
đến nhiệt độ nào đó, khi đó có một lượng pha hơi tách ra chất lỏng.
Nhưng cả hai phương pháp chưng cất này đều không thể phân tách dầu và
sản phẩm dầu thành các phân đoạn hẹp vì có một lượng thành phần có
nhiệt sôi cao rơi vào ohần cất (distillat) và một phần phân đoạn nhiệt độ

sôi thấp ở lại trong pha lỏng. Do đó phải tiến hành ngưng tụ hồi lưu hoặc
tinh cất. Với quá trình này, dầu và sản phẩm dầu được nung nóng trong
bình cầu. Hơi tạo thành khi chưng cất hầu như không chứa thành phần sôi
cao, được làm lạnh trong thiết bị ngưng tụ hồi lưu và chuyển sang thể
lỏng - phần hồi lưu. Chất hồi lưu chảy xuống dưới, lại gặp hơi tạo thành.
Nhờ trao đổi nhiệt thành phần sôi thấp của phần hồi lưu hóa hơi, còn phần
có nhiệt độ sôi cao trong hơi sẽ ngưng tụ. Trong quá trình tiếp xúc này sự
phân tách sẽ tốt hơn.
Tinh cất là sự tiếp xúc giữa dòng hơi bay lên và dòng lỏng chảy xuống -
phần hồi lưu. Để tinh cất tốt phải tạo điều kiện tiếp xúc giữa pha hơi và
pha lỏng. Sự tiếp xúc này thực hiện được nhờ vào thiết bị tiếp xúc phân
bố trong tháp (đệm, mâm..). Mức phân tách của các thành phần phụ thuộc
nhiều vào số bậc tiếp xúc và lượng hồi lưu chảy xuống gặp hơi.

Hình.2.5 sơ đồ chưng cất khí quyển.
1- Lò nung dạng ống, 2- tháp chưng cất, 3- thiết bị làm lạnh, 4- bộ trao
đổi nhiệt.
I- Dầu thô; II- sản phẩm trên (xăng); III- Kerosel; IV- dầu diesel; V- cặn
chưng cất khí quyển (mazut); VI- hồi lưu; VII- chất cấp nhiệt ( hơi nước).
Hình trên là sơ đồ nguyên tắc cụm chưng cất dầu ở áp suất khí quyển.
Dầu thô được bơm vào bộ trao đổi nhiệt 4, trong đó nó được gia nhiệt, sau
đó đưa vào lò nung (1) và dầu được nung nóng đến nhiệt độ cần thiết và
được dẫn vào khoang bay hơi (vùng cấp) của tháp chưng cất (2). Trong
quá trình nung nóng, một phần dầu chuyển sang pha hơi. Dầu ở thể hai
pha lỏng - hơi được đưa vào tháp cất, trong đó do giảm áp một phần hơi
nước được tạo thành, pha hơi tách ra khỏi pha lỏng và bay lên trên dọc
theo tháp, còn pha lỏng chảy và khiến cho pha lỏng giàu các chất có nhiệt
độ sôi cao.
II.2.3.2Chưng cất dầu có tác nhân bay hơi
Một trong những phương pháp tăng hàm lượng các chất có nhiệt độ sôi

cao trong cặn chưng cất là đưa vào phần dưới của tháp chưng cất tác nhân
bay hơi. Tác nhân bay hơi được ứng dụng là hơi nước, khí trơ (nitơ, khí
cacbonic, khí dầu), hơi xăng, ligroin hoặc kerosel.
Tác nhân bay hơi được sử dụng rộng rãi nhất là hơi nước. Khi có hơi nước
trong tháp chưng cất, áp suất riêng phần của hydrocarbon giảm và dẫn tới
nhiệt độ sôi giảm. Nhờ đó, hydrocarbon có nhiệt độ sôi thấp nhất còn lại
trong pha lỏng sau khi cất một lần sẽ chuyển sang pha hơi và bay lên. Hơi
nước chuyển động dọc theo tháp chưng cất và bay ra cùng sản phẩm đỉnh,
làm giảm nhiệt độ trong tháp xuống 10 ÷ 20
o
C. Nên sử dụng hơi quá nhiệt
và đưa nó vào tháp với nhiệt độ bằng nhiệt độ của nguyên liệu nạp vào
tháp hoặc cao hơn đôi chút. Thường hơi nước sau khi qua máy bơm hơi
và turbin có áp suất tăng đến 2 ÷ 3 atm, được nung nóng trong ống ruột gà
của lò nung dạng ống
và nạp vào tháp với nhiệt độ 350 ÷ 450
o
C.
II.2.3.3 Sơ đồ công nghệ cụm chưng cất khí quỷên.
Trong sơ đồ chưng cất khí quyển, dầu đã loại nước và loại muối trong
cụm EDS được bơm vào mâm số 16 của tháp bay hơi K-1 bằng hai dòng.
Từ đỉnh tháp K-1 sản phẩm đỉnh trong pha hơi được dẫn vào thiết bị
ngưng tụ bằng không khí T-5, sau đó vào thiết bị làm lạnh bằng nước T-
5a và được làm lạnh đến 45
o
C, rồi đi vào bể chứa E-1. Nước tách từ bể E-
1 được dẫn vào kênh thải. Xăng từ bể E-1 được bơm vào tháp K-1 bằng
máy bơm H-5 làm dòng hồi lưu, xăng còn lại chảy vào bể E-12. Chế độ
nhiệt ở dưới tháp K-1 được duy trì nhờ “dòng nóng”, là phần dầu thô đã
loại xăng của tháp K-1 được bơm vào lò nung L-1 bằng 6 dòng nhờ máy

bơm H-7. Tất cả các dòng dầu từ lò L-1 nhập lại và được bơm trở lại đáy
tháp K-1 bằng 2 dòng.